机器人等离子熔射制模路径规划及工艺研究

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1、华中科技大学硕士学位论文机器人等离子熔射制模路径规划及工艺研究姓名：刘辉祥申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：张海鸥20040429摘要快速制模技术RT由于具有低成本和快速响应市场的能力已成为实现新产品快速开发和抢占市场的关键技术等离子熔射快速模具制造是快速模具制造技术的一种因其具有不受模具尺寸和熔射材料限制等优点而受到关注该技术的关键问题之一是如何保证熔射层的成形性与成形质量熔射层的成形性和成形质量主要受皮膜温度分布和残余应力的影响皮膜常常因为温度过高和分布不均以及残余应力过大而导致翘曲和

2、开裂在等离子熔射过程中不同的熔射路径必然伴随着不同的动态热过程因此在等离子熔射工艺中熔射路径对皮膜温度场和残余应力有着重大影响因此对熔射路径进行规划非常重要本文通过实验对机器人等离子熔射路径参数进行了测定确定了熔射路径的截面形状熔射间距和熔射粉末沉积率并以VC++为平台对机器人熔射路径生成系统进行了优化得到了带数控转台的机器人熔射路径生成软件并解决了此前研究中存在的路径点间距的不可控制的问题得到点间距均匀的熔射路径此外对不同的等离子熔射路径对皮膜温度场和皮膜残余应力的影响进行了实验研究得出了环行向外熔

3、射路径的温度分布优于环行向内熔射路径的结论并且对Z字形熔射路径与其变向叠加的各种路径进行残余应力分布的比较得出Z字形变向90的熔射路径最优的结论因此得出由外向内的Z字形变向90路径更具有实际和指导意义最后以汽车覆盖件模具为例采用由外向内的Z字形变向90熔射路径进行等离子熔射在被熔射原型上成功地获得了所需的熔射层验证了该熔射路径和熔射参数的可行性和实用性关键词等离子熔射制模机器人熔射路径温度场残余应力IABSTRACTRapidtooling(RT)hasbecomemoreandmoreimporta

4、ntforitslowmanufacturingcostandabilityofrapidlyrespondingtothemarket.Plasmaspraymetaltoolinghasobtainedaspecialattentionforitsadvantagesoffewerlimitsonthepattern’ssizeandsprayingmaterials.Thekeyproblemhereishowtokeepformabilityandcoatingqualityinrapidsp

5、raytooling.Inmostcases,crackingandpeelingofcoatingwilloftenoccurwhenthetemperatureandthermalstressofcoatingarenon-uniformedduringthecoatingprocess.Inrapidspraytooling,differentspraypathanddifferentspraycraftsbringdifferentdynamicheatexchangenecessarily,

6、plasmaspraypathdecidedistributingoftemperaturefieldandremnantsstressofspraycoating.Soitisnecessarytolayoutspraypathtorobotplasmaspray.Thispaperhasgainedshapeofsectionofspraypathandspacebetweentwopathsandtheaggradationalefficiencyofpowderbymeasuringplasm

7、aspraypath;Inthispaper,theauthoroptimizedthesoftwareundertheVC++platformtogeneratethepathwithcircumrotateworktablebynumericalcontrolofrobotsprayforming,andsolvedtheproblemofunequalspaceofspraydots.Inthispaper,theauthoralsoresearchtherelationbetweenrobot

8、spraypathanddistributingoftemperaturefieldandremnantsstressofspraycoating,gainedtheconclusionthatspraypathofoutwardroundshapeissuperiortoelsespraypaths.Finally,thepaperissuesanexampleofaautocarcoverdieformingprocessadoptingoutwar